Abstrak — Substitute Natural Gas (SNG)
merupakan  campuran  gas  hidrokarbon  dengan  sifat  mirip seperti gas alam yang dapat diproduksi dari gasifikasi  dengan bahan baku berupa batubara atau biomassa. Gasifikasi adalah proses  perubahan  bahan  baku  padat  menjadi  gas.  Dengan mengubah bahan baku padat menjadi gas, maka material yang tidak  diinginkan  yang  terkandung  di  dalam  bahan  baku tersebut  seperti  senyawa  sulfur,  karbon  dioksida  dan  abu dapat  dihilangkan  dengan  menggunakan  metode  tertentu sehingga  dapat  dihasilkan  gas  bersih  yang  disebut  dengan syngas . Syngas yang  memiliki  kandungan  utama  CO  dan  H 2 kemudian dikonfersi menjadi SNG yang berupa metana (CH 4 ) melalui proses metanasi sehingga menghasilkan produk utama berupa  CH 4 .  SNG  merupakan  suatu  bahan  bakar  baru  yang dapat  digunakan  industri  untuk  menggantikan  gas  alam. Permintaan  gas  alam  masa  mendatang  diperkirakan  akan tumbuh  cukup  pesat  terkait  dengan  upaya  industri  untuk beralih  ke  gas  untuk  mengurangi  ketergantungan  terhadap BBM.  Gas  alam  dan  minyak  bumi  sebagai  salah  satu  sumber daya  alam  memiliki  manfaat  yang  sangat  banyak  dalam menunjang  berbagai  sektor  kehidupan  manusia.  Banyaknya manfaat  dari  sumber  daya  alam  gas  alam  menyebabkan banyaknya  kebutuhan  akan  gas  alam  di  dunia,  dimana kebutuhan tersebut terus bertambah setiap tahunnya.  Padahal gas  alam  yang  selama  ini  banyak  dimanfaatkan  berbagai sektor  di  Indonesia  sifatnya  tidak  terbarukan  ( non  renewable ) serta  cadangannya  diperkirakan  akan  menurun.  Pemerintah harus menggalakkan pengembangan sumber energy alternative pengganti gas alam dan minyak bumi sesuai dengan Peraturan Presiden nomor 5 tahun 2006. Salah satu energi potensial yang dapat menggantikannya adalah SNG dari batubara. Indonesia memiliki  cadangan  batubara  dalam  jumlah  yang  sangat banyak.  Wilayah  Indonesia  diketahui  memiliki  potensi endapan  batubara  yang  sangat  luas.  Data  dari  Pusat  Sumber Daya  Geologi  (2006)  menyebutkan  bahwa  wilayah  Sumatera Selatan  memiliki  jumlah  cadangan  batubara  kualitas  rendah dan  sedang  yang  sangat  banyak,  yaitu  masing-masing  sebesar 2.426,00  juta  ton  dan  186,00  juta  ton.  Maka  dari  itu,  pabrik SNG  dari low  rank  coal ini  akan  didirikan  di  Kecamatan  Ilir Timur,  Sumatera  Selatan.  Rencananya  pabrik  ini  akan didirikan  pada  tahun  2016  dan  siap  beroperasi  pada  tahun 2018.  Diperkirakan  konsumsi  gas  alam  pada  tahun  2018 sebesar  906.599,3  MMSCF  sehingga  pendirian  pabrik  yang baru  diharapkan  dapat  menggantikan  kebutuhan  gas  alam sebesar 4% di Indonesia, yaitu sebanyak 36.295,502  MMSCF per  tahun  atau  sebesar  109.986  MMSCFD.  Proses  pembuatan SNG dari low rank coal terdiri dari empat proses utama, yaitu coal  preparation ,  gasifikasi, gas  cleaning ,  dan  metanasi.  Dari analisa  perhitungan  ekonomi  didapat  Investasi    823.947.924 USD,  IRR  sebesar  13,12%,  POT  selama  5  tahun,  dan    BEP sebesar 68,55%.
Kata Kunci — SNG, batubara, metanasi

## I. PENDAHULUAN
G as  alam  menjadi  salah  satu  sumber  daya  alam  yang mempunyai  manfaat  sangat  banyak  dalam  menunjang berbagai  sektor  kehidupan  manusia.  Banyaknya  manfaat dari  sumber  daya  alam  gas  alam  menyebabkan  banyaknya kebutuhan  akan  gas  alam  di  dunia,  dimana  kebutuhan tersebut  terus  bertambah  setiap  tahunnya.  Selama  ini ketergantungan terhadap gas alam sangat besar. Pasokan dan harga  gas  alam  menjadi  masalah  saat  ini.  Oleh  karena  itu perlu  untuk  mencari  sumber  energi  lain  yang  potensial sebagai  pengganti  yang  nantinya  dapat  mengurangi ketergantungan  Indonesia  terhadap  minyak  bumi  dan  gas alam.  Salah  satu  jenis  energi  yang  potensial  adalah Substitute Natural Gas (SNG) dari batubara.
SNG  dapat  diperoleh  dari  batubara  yang  telah  melalui proses  gasifikasi  menjadi syngas .  Gasifikasi  adalah  suatu proses  perubahan  bahan  bakar  padat  menjadi  gas.  Berbeda dengan  pembakaran,  proses  gasifikasi  adalah  proses pemecahan  rantai  karbon  ke  bentuk  unsur  atau  senyawa kimia  lain.  Proses  gasifikasi  memerlukan  sedikit  oksigen dan  seringkali  digunakan steam untuk  proses  pembakaran [1]. Dengan mengubah batubara menjadi gas, maka material yang  tidak  diinginkan  yang  terkandung  dalam  batubara seperti  senyawa  sulfur,  karbon  dioksida  (CO 2 ),  dan  abu dapat  dihilangkan  dari  gas  dengan  menggunakan  metode tertentu  sehingga  dapat  dihasilkan  gas  bersih  yang  dikenal dengan  sebutan syngas.  Syngas yang  memiliki  kandungan utama berupa CO dan H 2 kemudian dikonfersi menjadi SNG yang  berupa  metana  (CH 4 )  melalui  proses  metanasi.  Pada proses  ini  terjadi  beberapa  reaksi  dengan  reaktan  karbon monoksida  dan  bereaksi  dengan  hidrogen  sehingga menghasilkan  produk  utama  berupa  CH 4 dan  produk samping berupa air.
Jumlah  cadangan  batubara  yang  cukup  banyak  di Indonesia  membuat  industri  penggunaan  batubara  sangat berpotensi.  Batubara  sebagai  salah  satu  sumber  energi jumlahnya sangat besar, World Energy Council memperkirakan cadangan batubara dunia terbukti  mencapai 847.488 juta ton pada akhir 2007 yang tersebar di lebih dari 50 negara. Di Indonesia sendiri menurut kementrian ESDM, sumber daya batubara nasional sebesar 119,5 miliar ton dan cadangan  sebesar 28,97  miliar ton pada tahun 2012 dengan mutu  yang  sangat  bervariasi  baik  dilihat  dari  jenis (komposisi  kimia,  maseral  dan  sifat  fisik)  maupun peringkatnya  yaitu lignit,  sub-bituminous,  bituminous , dan anthracite .  Namun  dari  jumlah  batubara  tersebut  sebagian besar  merupakan  batubara  bermutu  menengah  dan  bermutu rendah  yaitu lignit sebesar 28,94%, sub-bituminous sebesar 61,61%, bituminous sebesar  7,77%  dan  sisanya  sebesar

## Pra Desain Pabrik Substitute Natural Gas
(SNG) dari

## Low Rank Coal
Asti Permatasari, Muhammad Faris Al Nafi, Gede Wibawa dan Winarsih Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gwibawa@chem-eng.its.ac.id
1,49%  adalah anthracite yang dihimpun  oleh  Pusat  Daya geologi  tahun  2012 . Jenis  batubara  yang  akan  digunakan untuk membuat SNG adalah lignit atau low rank coal, yang memiliki kalori rendah yaitu < 5.100 kal/g [2].
Salah  satu  pemanfaatan  batubara  adalah  dapat  dijadikan Subtitute  Natural  Gas (SNG).  SNG  merupakan  campuran gas  yang  sebagian  besar  kandungannya  berupa  metana sehingga  dapat  menggantikan  fungsi  gas  alam,  antara  lain sebagai  bahan  bakar  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Gas/Uap, bahan  bakar  industri  ringan,  menengah  dan  berat,  bahan bakar  kendaraan  bermotor  (BBG/NGV),  gas  kota  untuk kebutuhan  rumah  tangga,  dan  sebagainya.  Industri-industri dan  pembangkit  listrik  di  Indonesia  sangat  mengandalkan gas  alam  baik  sebagai  bahan  baku  maupun  sumber  energi. Namun,  keterbatasan  sumber  daya  dan  mahalnya  gas  alam menjadi  masalah  saat  ini.  Salah  satu  upaya  mengatasai masalah tersebut adalah dengan menggunakan SNG sebagai pengganti gas alam.
Pabrik  ini  berlokasi  di  Kecamatan  Ilir  Timur  II  dengan bahan  baku  yang  diperoleh  dari  PT  Bukit  Asam  Tanjung Enim  dengan  cadangan  batubara  mendekati  2  miliar  ton. Kapasitas  pabrik  ini  adalah  36295,502    MMSCF  per  tahun atau  sebesar  109,986  MMSCFD.  Dengan  pendirian  pabrik ini  diharapkan  dapat  menggantikan  kebutuhan  gas  alam sebesar 4% di Indonesia
Tabel 1 Spesifikasi Produk Gross Calorific Value 31.6 – 38.7 MJ/mn³ Wobbe – Index 43.4 – 44.4 MJ/mn³ Maximum Liquid Hydrocarbons 5 mg/mn³ below – 3°C@any P Solid Hydrocarbons Technically free Aromatic Hydrocarbons 0.1 (or even 0.025) mol.% Water Dew Point -8 °C@70bar Total Sulphur Content < 20 mg/mn³ H 2 S + COS < 5 mg/mn³ Sulphur content caused by alkylthiols (mercaptans) < 6 mg/mn³ CO 2 < 3 mol.% O 2 < 0.0005 (or even nil) mol.% Hg < 0.015 mg/mn³ H 2
The gas shall not contain other elements or impurities (such as, but not limited to, methanol, gas and odorants) in such extent that the gas entering GTS’s facilities at the delivery point cannot be transported, stored or marketed in the Netherlands without incurring additional costs for quality adjustment
CO
Cl F II. URAIAN PROSES
Secara  garis  besar  proses  di  pabrikr  SNG  ini  terdiri  dari  4 unit.  Unit  yang  pertama  adalah  unit coal  preparation yang berfungsi  untuk  me reduce ukuran  batubara.  Batubara dengan  kualitas  rendah  harus  direduce  terlebih  dahulu ukurannya  sebelum  masuk  ke  tahap  gasifikasi  karena  pada gasifier  batubara  harus  berukuran  6-50  mm  [1].  Batubara berukuran  2,5  in  dari  open  yard  coal  dibawa  menuju  ke hammer  mill  untuk  di reduce ukurannya  menjadi  6-50  mm
hingga  menjadi  pulverized  coal. Setelah  itu pulverized  coal dimasukkan ke dalam screen untuk memisahkan ukuran low rank coal yang on spec dengan ukuran yang over spec . Low rank coal dengan  ukuran  yang tidak diinginkan ( over  spec ) akan  di recycle kembali  menggunakan bucket  elevator dan belt  conveyor menuju hammer  mill .  Sedangkan  batubara yang sudah sesuai ukurannya dibawa menuju bin pulverized coal untuk  ditampung  yang  selanjutnya  dibawa  menuju reaktor gasifikasi menggunakan screw conveyor .
Unit  yang  kedua  adalah  unit  gasifikasi  yang  berfungsi mengubah  batubara  dari  bahan  bakar  padat  menjadi  bahan bakar  gas,  namun  oksigen  yang  dibutuhkan  lebih  sedikit daripada proses pembakaran. Pada pabrik SNG ini gasifikasi dilakukan  dengan feed low  rank  coal maka  pada  gasifikasi batubara  ini  digunakan gasifier tipe moving/fixed  bed gasifier [3].  batubara  yang  berasal  dari bin  pulverized  coal masuk  ke  dalam gasifier yang  di  lengkapi  dengan lock hopper untuk  menaikkan  tekanan pulverized  coal dari tekanan atmosfer (1 bar) menjadi 30 bar. Kenaikan tekanan ini  bertujuan  untuk  mengatur  tekanan  operasi  dari gasifier . Selanjutnya pulverized  coal masuk  ke  dalam gasifier. Oksidator  berupa  O 2 dan steam dimasukkan  melalui  bagian bawah gasifier kemudian berkontak dengan batubara seiring oksidator  tersebut  bergerak  ke  atas.  Pada gasifier terjadi berbagai macam reaksi yang dibagi menjadi tiga zona yaitu zona  devolatilisasi,  zona  pembakaran,  dan  zona  gasifikasi. Karbon yang tidak bereaksi pada zona gasifikasi dan semua ash turun sebagai slag di bagian bottom dan dibawa menuju open yard slag . Sedangkan syngas yang keluar dari gasifier akan dialirkan menuju tahap pemurnian syngas dari senyawa sulfur dan karbon dioksida (CO 2 ) [1]-[3]. Unit  yang  ketiga  adalah gas  cleaning yang  berfungsi untuk  memurnikan syngas yang  dihasilkan  dari  proses gasifikasi.  Hal  ini  dilakukan  supaya syngas memenuhi standar  untuk  diproses  lebih  lanjut  untuk  dijadikan  SNG. Senyawa  impuritis  seperti  H 2 S,  COS,  dan  CO 2 dapat menyebabkan  korosi  pada  peralatan  dan  merusak  katalis sehingga  perlu  dimurnikan  terlebih  dahulu.  Senyawa  COS yang terdapat dalam syngas dikonversi menjadi H 2 S dengan cara  direaksikan  dengan  H 2 O  dalam  reaktor  COS  hidrolisis dengan  katalis  alumina  (Al 2 O 3 ).  Pengkonversian  bertujuan karena  absorbent  yang  digunakan  untuk  mengabsorb  lebih selektif  terhadap  H 2 S  daripada  COS.  Selanjutnya syngas diumpankan  menuju  kolom  absorber  untuk  dikontakkkan dengan larutan MDEA untuk memisahkan gas CO 2 dan H 2 S. Rich  amine kemudian  keluar  menuju stripper untuk meregenerasi kembali  pelarut  MDEA.  Sedangkan syngas yang  keluar  dari  absorber  dialirkan  menuju gas  pipeline . Untuk  melakukan  regenerasi pelarut,  larutan  MDEA  kaya CO 2 ( rich-amine )  keluar  dari  kolom  absorber  diumpankan ke  dalam stripper. Kolom stripper beroperasi  dengan total reflux dan patrial reboiler . Clean amine keluar dari bottom reboiler dan  selanjutnya  dipompa  menuju  ke  absorber. Sedangkan aliran dari condenser yang mengandung CO 2 dan H 2 S dibawa menuju separator .
Unit  yang  terakhir  adalah  unit  metanasi  yang  berfungsi mengkonversi syngas menjadi  SNG.  Pada  proses  metanasi, campuran  gas  yang  berupa  CO  dan  H 2 akan  masuk  pada reaktor fixed-bed dengan  menggunakan katalis berupa nikel (Ni) dari vendor Haldor-Topsoe. Reaksi metanasi berlangsung  pada  tiga  reaktor  yang  dipasang  secara  seri. Produk  yang  keluar  dari  reaktor  tiga  masih  terdapat kandungan  H 2 O  yang  besar  sehingga  perlu  dilakukan pemisahan.  Pemisahan    H 2 O  dari  produk  dilakukan  dengan
bantuan  dari  separator.  Produk  SNG  yang  bersih  dari  H 2 O kemudian  akan  masuk  ke  dalam  kompressor  dan  disimpan dalam tangki peyimpan [5].
Berikut ini adalah gambar 1 yang menunjukkan flowsheet proses dari pabrik ini
Gambar 1. Process Flow Diagram

## III. MATERIAL BALANCE
Berikut  merupakan  hasil  perhitungan  dari material balance pabrik SNG dari low rank coal ini dimana kapasitas feed sebesar  5.256.000  ton/tahun  dan  produk  yang dihasilkan  adalah  SNG  sebesar  904.528,578  ton/tahun,[6]- [9].

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan Total  Cost  Investment pabrik  ini  sebesar  60  MUSD  dengan bunga  12%  per  tahun    dan  NPV  10  tahun  sebesar  99,067 MUSD. Selain itu, diperoleh IRR sebesar  13,12% dan BEP sebesar  68,55%  dimana  pengembalian  modalnya  selama  5 tahun.  Umur  dari  pabrik  ini  diperkirakan  selama  10  tahun dengan  masa  periode  pembangunannya  selama  2  tahun  di mana  operasi  pabrik  ini  330  hari/tahun.  Berikut  ini  adalah Gambar 4 tentang parameter sensitifitas dari pabrik SNG ini [11].

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan  hasil  analisa  ekonomi  didapatkan  nilai  IRR sebesar  13.12%  yang  lebih  tinggi  dari  suku  bunga  bank yaitu 12% per tahun, NPV 10 tahun sebesar  99,067 MUSD dimana  pengembalian  modalnya  selama  5  tahun  maka pabrik Cluster LNG ini layak didirikan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Prof.  Dr.  Ir. Gede Wibawa, M.Eng dan Ir. Winarsih atas bimbingan dan saran yang telah diberikan selama ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Higman. Christoper . ,  Maarten  van  der  Burgt, Gasification  2 nd edition , Oxford: Gulf Profesional Publishing (2008).
[2] Handbook  of  Energy  &  Economic  Statistic  of Indonesia ,  Pusdatin ESDM, Jakarta (2012).
[3] Adanez. J., Labiano. F.G, “Modeling of Moving-Bed Coal Gasifiers”,
Ind. Eng. Chem. Res, Vol. 29 (1990), pp. 2079-2088.
[4] Chandel.  Munish  and  Williams.  Eric, Synthetic  Natural  Gas  (SNG): Technology,  Environmental  Implications,  and  Economics, Durham: Duke University (2009).
[5] From coal to clean energy , Haldor Topsoe, Denmark (2011)
[6] Ludwig.  E,  “Design  for  Chemical  and  Petrochemical  Plants”,  Gull Publishing Houston, Texas (1947).
[7] Kidnay.  A  and  Parrish.  W.,  “Fundamenmtal  of  Natural  Gas Processing”, London (2006).
[8] Vilbrandt.  D,  “Chemical  Engineering  Plant  Design”,  4 th edition McGraw Hill Book Company (1959)
[9] Himmelblau.  D,  “Basic  Principles  and  Calculations  in  Chemical Engineering”, International Edition (2003).
[10] Van Ness. S, “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”,  4 th International  Edition  McGraw  Hill  Book Company (1967).
[11] Klaus.  D.  Timmerhaus  and  Ronald.  E.W,  “Plant  Design  and Economics  for  Chemical  Engineering”,  5 th International  Edition McGraw Hill Book Company (2003).